JP2012188780A

JP2012188780A - 吸音性を有するゴム補強材およびそれを用いたゴム成形体

Info

Publication number: JP2012188780A
Application number: JP2011053775A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Tsunawaki; 史亮綱脇
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】ゴム補強性能および吸音性能が共に改善された、吸音性を有するゴム補強材およびそれを用いたゴム成形体を提供する。
【解決手段】不織布からなるゴム補強材であって、該不織布が、アラミド繊維および／またはアラミドパルプからなる不織布であり、該不織布の空隙率が３０〜８０％、ガーレー硬さが０．５ｇ以上である吸音性に優れたゴム補強材。
【選択図】なし

Description

本発明は、吸音性を有するゴム補強材およびそれを用いたゴム成形体に関する。さらに詳細には、本発明は、ゴム補強性能および吸音性能が共に改善された、吸音性を有するゴム補強材、およびそれを用いた高い吸音性能を発揮するゴム成形体に関する。

従来、芳香族ポリアミド繊維は、その強度、高弾性率、高耐熱性といった特性を活かして、ゴム補強に好適に用いられている。
ゴム補強として代表的な芳香族ポリアミド繊維としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）繊維やコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維がある。これらの繊維は多くの利点を有し、例えば高機能タイヤの補強に活用されている。しかしながら、走行時の凹凸による衝撃で生じるタイヤ側面の振動により生じる騒音や、タイヤと路面との摩擦や衝撃により生じる騒音を抑制することは困難であった。
このような課題を解決するため、例えば特許文献１（特開２００６−１４３０２１号公報）には、タイヤ内面に吸音スポンジ補強層を用いる方法が提案されている。
しかしながら、上記方法ではタイヤ側面が弱く、走行時のタイヤ側面ゴムの振動による騒音を抑制できないなどの問題が生じる。

特開２００６−１４３０２１号公報

本発明は、かかる従来技術を背景になされたもので、その目的は、ゴム補強性能および吸音性能が共に改善された、吸音性を有するゴム補強材およびそれを用いたゴム成形体を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その結果、特定の空隙率およびガーレー硬さを有する芳香族ポリアミド不織布からなるゴム補強材を用いたところ、吸音性が極めて高く騒音の発生が少ないゴム成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、不織布からなるゴム補強材であって、該不織布が、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）および／または芳香族ポリアミドパルプ（アラミドパルプ）からなる不織布であり、該不織布の空隙率が３０〜８０％、ガーレー硬さが０．５ｇ以上であることを特徴とする吸音性に優れたゴム補強材である。また、本発明は、このゴム補強材を用いたゴム成形体である。

本発明のゴム補強材は、ゴムの補強性及びゴム振動により生じる騒音に対する吸音性に優れる。このため、耐久性及び吸音性の求められるゴムベルトやタイヤ用途に非常に有用である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のゴム補強材は、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）もしくは芳香族ポリアミドパルプ（アラミドパルプ）、またはこれらの両方で構成された不織布（以下「芳香族ポリアミド不織布」と称することがある）からなるゴム補強材である。
本発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、芳香族ジカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分、もしくは芳香族アミノカルボン酸成分から構成される芳香族ポリアミドポリマー、またはこれらの共重合芳香族ポリアミドポリマーからなる繊維であり、例えばポリパラフェニレンテレフタルアミド不織布、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド不織布、ポリメタフェニレンテレフタルアミド不織布などが例示できる。中でも、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維が強度、耐久性の面より好ましい。
本発明に用いる芳香族ポリアミド繊維は、長繊維、短繊維、またはパルプの形状で用いることができる。

上記アラミドパルプとしては、フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維や、芳香族ポリアミドフィブリットを例示することができる。ここで、フィブリル化された芳香族ポリアミド繊維（以下「フィブリル化芳香族ポリアミド繊維」と称することがある）は、芳香族ポリアミド繊維を、リファイナーやビーター、ミル、高圧ホモジナイザー、摩砕装置等によりフィブリル化したものである。一方、フィブリル化芳香族ポリアミド繊維とは、芳香族ポリアミドポリマー溶液を、ジェット紡糸ノズルを通してポリマー流とし、該ポリマー流に凝固剤、ガスなどを吹き付けて短繊維状に成形したもので、繊維表面にフィルム状の毛羽を有するものである。

本発明に用いる芳香族ポリアミド繊維が、長繊維または短繊維の場合は、その単繊維繊度は０．１〜１０ｄｔｅｘが好ましく、０．５〜５ｄｔｅｘが好ましい。また、短繊維の繊維長は、０．１〜６０ｍｍが好ましく、１〜６ｍｍがより好ましい。

本発明の不織布としては、乾式不織布または湿式不織布を用いることができる。乾式不織布としては、ニードルパンチ不織布、ウォータージェットパンチ不織布、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布、ステッチボンド不織布なども用いることができる。湿式不織布には、チョップドファイバー、ステープフファイバーからなるフェルトが用いられる。中でも、ニードルパンチ不織布、ウォータージェットパンチ不織布が成形性などの点から好ましい。また、パルプを用いる場合は、公知の方法により湿式抄紙を行うことで、湿式不織布のひとつであるペーパー（「芳香族ポリアミドペーパー」と称することがある）に成形することができる。
なお、芳香族ポリアミドペーパーの場合、アラミドパルプ以外に、芳香族ポリアミド短繊維を４０重量％以下、好ましくは３０重量％以下程度、混用することができる。

本発明においては、芳香族ポリアミド不織布は、空隙率が３０〜８０％、ガーレー硬さが０．５ｇ以上であることが肝要である。
空隙率が３０％未満ではゴム補強性能は得られるものの、ゴムの振動による騒音を吸収することができず、本発明の効果が得られない。一方、空隙率が８０％を超えるとゴムとの接着性が低下し、ゴム振動を抑制できず、本発明の効果が得られない。空隙率は、好ましくは４０〜７０％である。芳香族ポリアミド不織布の空隙率を本発明の範囲内にするには、例えば不織布作製時のニードルパンチの回数を２回、ニードルが不織布から１〜３ｍｍ突き抜けるように打ち込むことなどで調整できる。

また、本発明の芳香族ポリアミド不織布のガーレー硬さが０．５ｇ未満では、ゴム複合体が柔らかく吸音性能が得られず好ましくない。ガーレー硬さは、好ましくは０．５〜１．５ｇである。本発明の不織布のガーレー硬さを０．５ｇ以上にするには、例えば樹脂を不織布に１０〜４０重量％付与すればよい。

なお、本発明の芳香族ポリアミド不織布が、乾式不織布や芳香族ポリアミドペーパー以外の湿式不織布の場合、空隙率は３０〜６０％が好ましく、ガーレー硬さは０．７ｇ以上が好ましい。また、上記芳香族ポリアミド不織布がペーパーの場合は、空隙率は３０〜７０％が好ましく、ガーレー硬さは５ｇ以上が好ましい。

本発明で用いる不織布は、目付けが１００〜３００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１００〜２００ｇ／ｍ^２であることがさらに好ましい。１００ｇ／ｍ^２未満では、ガーレー硬さが低下する傾向にあり、一方３００ｇ／ｍ^２を超えると不織布が厚くなりすぎ、ゴムとの接着性が低下する傾向にある。
捲縮糸の投入量を調整することにより、本発明の芳香族ポリアミド不織布の目付を上記範囲に調整することができる。

本発明で用いる芳香族ポリアミド不織布は、必要に応じて各種処理剤で処理されていても良い。中でもＲＦＬ（レゾルシン・ホルマリン・ラテックス）処理がゴムとの接着性が良く補強性能が向上するため好ましい。

ここで、ＲＦＬは、レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比が１：０．１〜１：８、好ましくは１：０．５〜１：５、さらに好ましくは１：１〜１：４の範囲で用いられる。
レゾルシン・ホルマリンとゴムラテックスとの配合比率は、固形分重量比で１：１〜１：５、好ましくは１：３〜１：１２の範囲にあるのが好ましい。ゴムラテックスの種類としては、被着体のゴム種によって選択される。特に、本発明においてはポリブタジエンラテックスを配合するのが好ましい。

ポリブタジエンラテックスは、単独で配合することもできるし、他のゴムラテックスとしては、例えば天然ゴムラテックス、スチレン・ブタジエン・コポリマーラテックス（ＰＢ）、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエン・ターポリマーラテックス（ＶＰ）、ニトリルゴムラテックス、水素添加ニトリルゴムラテックス、クロロスルフォン化ポリエチレンラテックス、クロロプレンゴムラテックスなどを併用して使用することもできる。また、ＲＦＬ中に、特公昭５７−２１５８７号公報に示されるように、一般式

（式中、Ｒ’は芳香族または脂肪族の炭化水素残基、ｎは０，１または２）で表されるエチレン尿素化合物や芳香族もしくは脂肪族イソシアネートとオキシム、フェノール、カプロラクタムなどと反応させて得られるブロックドイソシアネートを加えて使用することもある。
エチレン尿素化合物は、通常、水分散液の形で、ＲＦＬに対して０．５〜３０重量％添加される。ＲＦＬで処理された後、ゴムマトリックスと同種類のゴムを含むゴム糊で処理されることもある。

上記、ＲＦＬ処理後、８０〜１５０℃、０．５〜５分間乾燥後、１５０〜２６０℃、０．５〜５分間熱処理し硬化させる。
不織布に対するＲＦＬの付着量は、１０〜６０重量％に調整される。

次に、本発明の芳香族ポリアミド不織布に適用されるゴムは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、各種スチレン−ブタジエン共重合ゴム、各種ポリブタジエンゴム及び各種ハロゲン化ゴムからなる。なかでも、天然ゴム及びポリブタジエンゴムは発熱性能が良好であることから好ましい。
芳香族ポリアミド不織布とゴムとの接着性は、剥離強力１００Ｎ／２ｃｍ以上が好ましい。さらに好ましくは、１２０〜２００Ｎ／２ｃｍである。剥離強力が１００Ｎ／２ｃｍ未満では、ゴムの振動を抑制することができず本発明の効果が得られないため好ましくない。
本発明において、芳香族ポリアミド不織布とゴムとの剥離強力を１００Ｎ／２ｃｍ以上とするためには、芳香族パリアミド不織布にＲＦＬ処理した後、１５０℃以上でプレスすればよい。

本発明のポリアミド不織布は、そのまま、あるいはＲＦＬを含む接着剤で接着処理されたのち、ゴムと一体成形することにより、ゴム成形体（ゴム複合体）が得られる。
本発明のゴム成形体としては、上記のように、不織布の種類にもよるが、ベルト、タイヤ、ホースなどが挙げられる。
このうち、ベルトに本発明のポリアミド不織布を用いる場合には、ベルトの表層直下にベルト状のような態様が挙げられる。
また、タイヤに本発明のポリアミド不織布を用いる場合には、タイヤ外装を被覆するなどの態様が挙げられる。

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。実施例および比較例における各特性値は、以下の方法により測定、評価を行った。
（１）芳香族ポリアミド不織布の空隙率
芳香族ポリアミド不織布の目付けと体積から計算により求めた。
（２）芳香族ポリアミド不織布のガーレー硬さ
ガーレー式硬さ試験機（テスター産業製）を用いてＪＩＳ−Ｌ−１０８５に従い求めた。
（３）ゴム接着性
未加硫ゴムに芳香族ポリアミド不織布を埋め込み、１６０℃下１５分間、加圧ＭＰaの条件で加硫すると同時にゴムに接着させた試験片を用い、ＪＩＳ−Ｋ−６４０４−５に従い剥離力より求めた。単位は、Ｎ／２ｃｍである。
（４）吸音率
ＩＳＯ１０５３４−２（音響−インピーダンス管の吸音率及びインピーダンスの測定）に定める伝達関数法に準じて測定した。

［実施例１］
コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ（株）製、「テクノーラＴ２００、１,６７０dtex−１,０００fil」、単糸繊度：１．７ｄｔｅｘ）にクリンパーで捲縮性能を付与し、１２０℃で乾燥熱処理を行い、５１ｍｍの長さに切断し短繊維を得た。得られた短繊維をニードルパンチで処理し目付け１２０ｇ／ｍ^２、空隙率５５％、ガーレー硬さ０．８ｇの芳香族ポリアミド不織布を得た。
得られた不織布を、クロロプレンゴム（昭和電工社製、ショウプレン）５００ｇにゴム添加剤（旭カーボン社製の旭♯３５）２５０ｇと加硫剤（上島化学工業社製のスターマグＭ）３０ｇを加え加圧ニーダーで１０分混練した後、オープンロールでシート出しすることにより得られた、厚み１．５ｍｍのクロロプレンゴムシートで挟み、所定のモールド中で１６０℃、５ＭＰａ条件下、１５分間加硫することによりゴム成形体を得た。評価結果を表１にまとめた。

［実施例２］
得られた不織布にＲＦＬ処理（住友化学社製のスミライトレジンを用いて、２０秒間浸漬し、過剰の処理液を十分に絞った後、最初１８０℃で３０分乾燥して熱処理を行った）を施したこと以外は、実施例１と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表１にまとめた。なお、この場合、ＲＦＬ処理液の付着量は、固形分換算で、４０g／ｍ^２であった。

［比較例１］
実施例１において、ニードルパンチを６回行い、不織布の空隙率を２０％とした以外は、実施例１と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表１にまとめた。

［比較例２］
実施例１において、ニードルパンチを１回行い、不織布の空隙率を９０％とした以外は、実施例１と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表１にまとめた。

［比較例３］
実施例２において、不織布の目付けを１００ｇ／ｍ^２、ＲＦＬへの浸漬時間を５秒とし、不織布のガーレー硬さを０．３ｇとした以外は、実施例１と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表１にまとめた。

［実施例３］
ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維（テイジンアラミドＢ．Ｖ．製、「トワロン１,６８０dtex、１,０００fil」、単糸繊度：１．７ｄｔｅｘ）を６ｍｍにカットした後、水に分散させ、リファイナー処理することにより得たフィブリル化芳香族ポリアミド繊維をＪＩＳ標準離解機にて３,０００ｒｐｍで３分間離解して、スラリーを得た。更にこのスラリーを、ＴＡＰＰＩ式角型抄紙機で抄造し、圧力８ＭＰaでプレス脱水した後、１２０℃の乾燥機で２時間乾燥させることで、目付けが１２０ｇ／ｍ^２、空隙率４５％、ガーレー硬さ７ｇの芳香族ポリアミドペーパーを得た。
得られた着芳香族ポリアミドペーパーを、クロロプレンゴム（昭和電工社製、ショウプレン）５００ｇにゴム添加剤（旭カーボン社製の旭♯３５）２５０ｇと加硫剤（上島化学工業社製のスターマグＭ）３０ｇを加え加圧ニーダーで１０分混練した後、オープンロールでシート出しすることにより得られた、厚み１．５ｍｍのクロロプレンゴムシートで挟み、所定のモールド中で１６０℃、５ＭＰa条件下、１５分間加硫することによりゴム成形体を得た。ゴム複合体の吸音性能を評価した結果を表２にまとめた。

［実施例４］
実施例３で用いたフィブリル化芳香族ポリアミド繊維に４０重量％の芳香族ポリアミド短繊維（帝人テクノプロダクツ（株）製、「テクノーラＴ２００、１,６７０dtex−１,０００fil」、単糸繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長＝３ｍｍ）を添加したこと以外は、実施例３と同様にして芳香族ポリアミドペーパーを得て、実施例３と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表２にまとめた。

［比較例４］
実施例３において、プレス脱水時の圧力を３倍とすることにより、紙の空隙率を２０％とした以外は、実施例３と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表２にまとめた。

［比較例５］
実施例３において、プレスせず脱水することにより、紙の空隙率を９０％とした以外は、実施例３と同様にしてゴム成形体を得た。評価結果は表２にまとめた。

本発明の吸音性に優れたゴム補強材は、自動車用タイヤのビード部補強材料、あるいはカーカスを保護するためのベルト材料等に有用であるほか、静粛性、や振動の抑制が求められる駆動用タイミングベルトなどのゴム補強材として有用である。

Claims

不織布からなるゴム補強材であって、該不織布が、アラミド繊維および／またはアラミドパルプからなる不織布であり、該不織布の空隙率が３０〜８０％、ガーレー硬さが０．５ｇ以上であることを特徴とする吸音性に優れたゴム補強材。
請求項１に記載の吸音性に優れたゴム補強材を用いたゴム成形体。
ゴム成形体がタイヤである請求項２記載のゴム成形体。
ゴム成形体がベルトである請求項２記載のゴム成形体。